CN112036606A - 考虑碳排放系数的电力系统优化方法、装置及存储介质 - Google Patents

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肖静
赵文猛
杨艺云
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Abstract

本发明公开了一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法，包括：获取电力系统的电量信息和所述电力系统中火力发电机组的单位碳排放系数；根据所述电量信息和所述火力发电机组的单位碳排放系数构建目标函数；建立所述电力系统的机组发电能力约束和输电线路约束；根据所述目标函数、机组发电能力约束和输电线路约束得到目标模型；根据所述目标模型的计算结果得到所述火力发电机组的环境效益值，根据所述环境效益值对所述电力系统进行优化。本发明公开的一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法，能够根据电力系统的碳排放系数得到电力系统的环境效益，从而对电力系统进行优化。本发明还公开了一种装置和存储介质。

Description

考虑碳排放系数的电力系统优化方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及电力系统的优化技术领域，尤其涉及一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法、装置及存储介质。
背景技术
随着电力系统技术的发展和电力体制改革的推进，水力发电和火力发电置换可优化资源配置，帮助火力发电机组避免因燃料供应不足、非计划停运等原因造成的合同履约风险，促进清洁能源消纳。
因此，需要一种能够根据电力系统的碳排放系数，进行水力发电和火力发电置换，从而实现电力系统优化的方法。
发明内容
本发明实施例提供一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法，能够根据电力系统的碳排放系数得到电力系统的环境效益，从而对电力系统进行优化。
本发明实施例一提供一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法，包括：
获取电力系统的电量信息和所述电力系统中火力发电机组的单位碳排放系数；
根据所述电量信息和所述火力发电机组的单位碳排放系数构建目标函数；
建立所述电力系统的机组发电能力约束和输电线路约束；
根据所述目标函数、机组发电能力约束和输电线路约束得到目标模型；
根据所述目标模型的计算结果得到所述火力发电机组的环境效益值，根据所述环境效益值对所述电力系统进行优化。
作为上述方案的改进，所述目标模型的目标函数为：
Figure BDA0002608197910000021
式中，Ps,i和Qs,i分别为火力发电机组参与水力发电机组和火力发电机组置换交易时上报的出让价格和出让电量，Pb,j和Qb,j分别为水电机组参与水力发电机组和火力发电机组置换交易时上报的受让价格和受让电量，Ci,j和Qi,j分别为某个完成的水力发电机组和火力发电机组置换的交易成本和交易电量；ks,i为火力发电机组单位碳排放系数；PC为火力发电的碳排放环境成本；
Figure BDA0002608197910000022
表示出让方的出让电量，
Figure BDA0002608197910000023
表示受让方的受让电量。
作为上述方案的改进，所述机组发电能力约束，具体包括：
所述电力系统中的火力发电机组已有的计划电量与市场电量之和不小于所述火力发电机组的出让电量；所述电力系统中的水电机组受让电量、已有计划电量以及市场电量之和不大于所述水电机组最大发电能力值；
其中，所述机组发电能力约束具体表达式为：
Figure BDA0002608197910000024
式中，Qi,计划+市场为火力发电机组已有的计划电量与市场电量之和，Qj,计划+市场为水电机组已有计划电量以及市场电量之和。
作为上述方案的改进，所述输电线路具体包括：线路潮流小于所述输电线路最大可传输容量；
Figure BDA0002608197910000025
式中，
Figure BDA0002608197910000026
为输电线路最大可传输容量，|QL,k|为输电线路的线路潮流。
作为上述方案的改进，所述水力发电机组和火力发电机组置换交易成本的计算方法如下：
Ci,j＝PLOSS-PLOSS'
式中，PLOSS为水力发电机组和火力发电机组置换交易所在电网典型方式下的网损，PLOSS‘为水力发电机组和火力发电机组置换交易后的运行方式下系统的网损。
作为上述方案的改进，所述根据所述目标模型的计算结果得到所述火力发电机组的环境效益值，根据所述环境效益值对所述电力系统进行优化，具体包括：
根据下式计算所述环境效益值：
Figure BDA0002608197910000031
式中，S为环境效益值，ks,i为火力发电机组的单位碳排放系数，PC为火力发电机组的碳排放环境成本。
作为上述方案的改进，还包括交易量约束；
所述交易量约束包括所述火力发电机组成交的水力发电机组和火力发电机组置换交易电量小于所述火力发电机组申报的交易电量，所述水电机组成交的水力发电机组和火力发电机组置换交易电量小于其申报的交易电量，
其中，所述交易量约束具体表达式为：
Figure BDA0002608197910000032
式中，
Figure BDA0002608197910000033
表示出让方的出让电量，
Figure BDA0002608197910000034
表示受让方的受让电量，Qs,i为火力发电机组参与水力发电机组和火力发电机组置换交易时上报的出让电量，Qb,j为水电机组参与水力发电机组和火力发电机组置换交易时上报的受让电量。
本发明实施例二对应提供了一种考虑碳排放系数的电力系统优化装置，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例一所述的一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法。
本发明实施例三对应提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如本发明实施例一所述的一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法。
本发明实施例提供的一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法，具有如下有益效果：
通过电力系统的电量信息和电力系统中火力发电机组的单位碳排放系数构建了与碳排放系数相关的目标优化函数；通过电力系统的机组发电能力约束和输电线路约束对目标函数进行约束，提高目标模型的准确性和实用性；根据目标模型的计算结果得到火力发电机组的环境效益值，使得水力发电机组和火力发电机组进行等量置换，减少了火力发电机组的碳排放，促进清洁能源消纳，并提高水力发电机组和火力发电机组的置换效率和可靠性，，降低了电力系统的总碳排放量，从而实现了电力系统的优化。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明实施例一提供的一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法的流程示意图，包括：
S101、获取电力系统的电量信息和电力系统中火力发电机组的单位碳排放系数；
具体地，电力系统的电量信息包括火力发电机组参与水力发电机组和火力发电机组置换交易时上报的出让电量、水电机组参与水力发电机组和火力发电机组置换交易时上报的受让电量，以及某个完成的水力发电机组和火力发电机组置换的交易电量。
S102、根据电量信息和火力发电机组的单位碳排放系数构建目标函数；
进一步地，目标模型的目标函数为：
Figure BDA0002608197910000051
式中，Ps,i和Qs,i分别为火力发电机组参与水力发电机组和火力发电机组置换交易时上报的出让价格和出让电量，Pb,j和Qb,j分别为水电机组参与水力发电机组和火力发电机组置换交易时上报的受让价格和受让电量，Ci,j和Qi,j分别为某个完成的水力发电机组和火力发电机组置换的交易成本和交易电量；ks,i为火力发电机组单位碳排放系数；PC为火力发电的碳排放环境成本；
Figure BDA0002608197910000052
表示出让方的出让电量，
Figure BDA0002608197910000053
表示受让方的受让电量。
进一步地，水力发电机组和火力发电机组置换交易成本的计算方法如下：
Ci,j＝PLOSS-PLOSS'
式中，PLOSS为水力发电机组和火力发电机组置换交易所在电网典型方式下的网损，PLOSS‘为水力发电机组和火力发电机组置换交易后的运行方式下系统的网损。
S103、建立电力系统的机组发电能力约束和输电线路约束；
进一步地，机组发电能力约束，具体包括：
电力系统中的火力发电机组已有的计划电量与市场电量之和不小于火力发电机组的出让电量；电力系统中的水电机组受让电量、已有计划电量以及市场电量之和不大于水电机组最大发电能力值；
其中，机组发电能力约束具体表达式为：
Figure BDA0002608197910000061
式中，Qi,优先+市场为火力发电机组已有的计划电量与市场电量之和，Qj,计划+市场为水电机组已有计划电量以及市场电量之和。
进一步地，输电线路具体包括：线路潮流小于输电线路最大可传输容量；
Figure BDA0002608197910000062
式中，
Figure BDA0002608197910000063
为输电线路最大可传输容量，|QL,k|为输电线路的线路潮流。
S104、根据目标函数、机组发电能力约束和输电线路约束得到目标模型；
S105、根据目标模型的计算结果得到火力发电机组的环境效益值，根据环境效益值对电力系统进行优化。
进一步地，根据目标模型的计算结果得到火力发电机组的环境效益值，根据环境效益值对电力系统进行优化，具体包括：
根据下式计算环境效益值：
Figure BDA0002608197910000064
式中，S为环境效益值，ks,i为火力发电机组的单位碳排放系数，PC为火力发电机组的碳排放环境成本。
进一步地，还包括交易量约束；
交易量约束包括火力发电机组成交的水力发电机组和火力发电机组置换交易电量小于火力发电机组申报的交易电量，水电机组成交的水力发电机组和火力发电机组置换交易电量小于其申报的交易电量，
其中，交易量约束具体表达式为：
Figure BDA0002608197910000071
式中，
Figure BDA0002608197910000072
表示出让方的出让电量，
Figure BDA0002608197910000073
表示受让方的受让电量，Qs,i为火力发电机组参与水力发电机组和火力发电机组置换交易时上报的出让电量，Qb,j为水电机组参与水力发电机组和火力发电机组置换交易时上报的受让电量。
在一具体的实施方式中，水力发电机组和火力发电机组置换相当于用清洁的水力发电机组替换火力发电机组发电，根据火力发电机组的环境效益值，将水力发电机组和火力发电机组进行等量置换，减少了火力发电机组的碳排放，有正的环境效益，促进清洁能源消纳，并提高参与方的交易效率及交易效益，从而实现经济和环境的双赢。
本发明实施例提供的一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法、装置及存储介质，具有如下有益效果：
通过电力系统的电量信息和电力系统中火力发电机组的单位碳排放系数构建了与碳排放系数相关的目标优化函数；通过电力系统的机组发电能力约束和输电线路约束对目标函数进行约束，提高目标模型的准确性和实用性；根据目标模型的计算结果得到火力发电机组的环境效益值，使得水力发电机组和火力发电机组进行等量置换，减少了火力发电机组的碳排放，促进清洁能源消纳，并提高水力发电机组和火力发电机组的置换效率和可靠性，，降低了电力系统的总碳排放量，从而实现了电力系统的优化。
本发明实施例二对应提供了一种考虑碳排放系数的电力系统优化装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例一所述的考虑碳排放系数的电力系统优化方法。所述考虑碳排放系数的电力系统优化装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述考虑碳排放系数的电力系统优化装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。
本发明实施例三对应提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如本发明实施例一所述的考虑碳排放系数的电力系统优化方法。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述考虑碳排放系数的电力系统优化装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个考虑碳排放系数的电力系统优化装置的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述考虑碳排放系数的电力系统优化装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述考虑碳排放系数的电力系统优化装置集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法，其特征在于，包括：
获取电力系统的电量信息和所述电力系统中火力发电机组的单位碳排放系数；
根据所述电量信息和所述火力发电机组的单位碳排放系数构建目标函数；
建立所述电力系统的机组发电能力约束和输电线路约束；
根据所述目标函数、机组发电能力约束和输电线路约束得到目标模型；
根据所述目标模型的计算结果得到所述火力发电机组的环境效益值，根据所述环境效益值对所述电力系统进行优化。
2.如权利要求1所述的一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法，其特征在于，所述目标模型的目标函数为：
Figure FDA0002608197900000011
式中，Ps,i和Qs,i分别为火力发电机组参与水力发电机组和火力发电机组置换交易时上报的出让价格和出让电量，Pb,j和Qb,j分别为水电机组参与水力发电机组和火力发电机组置换交易时上报的受让价格和受让电量，Ci,j和Qi,j分别为某个完成的水力发电机组和火力发电机组置换的交易成本和交易电量；ks,i为火力发电机组单位碳排放系数；PC为火力发电的碳排放环境成本；
Figure FDA0002608197900000012
表示出让方的出让电量，
Figure FDA0002608197900000013
表示受让方的受让电量。
3.如权利要求2所述的一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法，其特征在于，所述机组发电能力约束，具体包括：
所述电力系统中的火力发电机组已有的计划电量与市场电量之和不小于所述火力发电机组的出让电量；所述电力系统中的水电机组受让电量、已有计划电量以及市场电量之和不大于所述水电机组最大发电能力值；
其中，所述机组发电能力约束具体表达式为：
Figure FDA0002608197900000021
式中，Qi,计划+市场为火力发电机组已有的计划电量与市场电量之和，Qj,计划+市场为水电机组已有计划电量以及市场电量之和。
4.如权利要求3所述的一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法，其特征在于，所述输电线路具体包括：线路潮流小于所述输电线路最大可传输容量；
Figure FDA0002608197900000022
式中，
Figure FDA0002608197900000023
为输电线路最大可传输容量，|QL,k|为输电线路的线路潮流。
5.如权利要求4所述的一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法，其特征在于，所述水力发电机组和火力发电机组置换交易成本的计算方法如下：
Ci,j＝PLOSS-PLOSS'
式中，PLOSS为水力发电机组和火力发电机组置换交易所在电网典型方式下的网损，PLOSS‘为水力发电机组和火力发电机组置换交易后的运行方式下系统的网损。
6.如权利要求5所述的一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法，其特征在于，所述根据所述目标模型的计算结果得到所述火力发电机组的环境效益值，根据所述环境效益值对所述电力系统进行优化，具体包括：
根据下式计算所述环境效益值：
Figure FDA0002608197900000024
式中，S为环境效益值，ks,i为火力发电机组的单位碳排放系数，PC为火力发电机组的碳排放环境成本。
7.如权利要求6所述的一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法，其特征在于，还包括交易量约束；
所述交易量约束包括所述火力发电机组成交的水力发电机组和火力发电机组置换交易电量小于所述火力发电机组申报的交易电量，所述水电机组成交的水力发电机组和火力发电机组置换交易电量小于其申报的交易电量，
其中，所述交易量约束具体表达式为：
Figure FDA0002608197900000031
式中，
Figure FDA0002608197900000032
表示出让方的出让电量，
Figure FDA0002608197900000033
表示受让方的受让电量，Qs,i为火力发电机组参与水力发电机组和火力发电机组置换交易时上报的出让电量，Qb,j为水电机组参与水力发电机组和火力发电机组置换交易时上报的受让电量。
8.一种考虑碳排放系数的电力系统优化装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的一种考虑碳排放系数的电力系统优化方法。
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